望远镜系统光学设计

1、内调焦准距式望远系统一、技术参数选择；选择技术要求如下：放大率：=24加 常 数： c = 0分辨率：4最短视距： Ds = 2mw筒长： LT = 160mm视场角：2=乘 常 数： k = 100取=-24，取不同的筒长 L 和缩短系数 Q，根据表 2-1表 2-1= -24QffdL=150mmfl( l )l1210f2322F2L=160Qf 12f 1d0f 2f 3l F( l 2)l 22L=170Qf 12f 1d0f 2f 3l F( l 2)l 22L=180Qf12f1d0f2f3lF( l )l222取适当的 L 和 Q，我取：=-24 ，L =170 ，Q=f 12

2、 = ，d0=f 1 = ，f 2= ，f 3 =代入检验公式为：f 22(2-4)c f1 -L- f1-2 f 22 -4 f 2 2将所确定的参数代入，得：c =由此可见，系统满足准距条件，其所引起的测量误差可以忽略不计。二、外形尺寸计算；1、物镜通光孔径及出瞳大小为了满足分辨率的要求，即4 ，由得：另一方面，由 D 可知，为了提高测量精度，出瞳直径D = 1.5mm，一般取DD = 1.5mm，则：D = -D 24 =36mm因此，取入瞳直径，即物镜的通光孔径1=36mm，对应的出瞳直径=1.5mm。DD2、调焦镜的通光孔径D2=D 1d0(D1 f 1w-/- 2tg )=(36/

3、) = 10.55mm3、分划板直径及视距丝间隔4、像方视场角tg w = - tgw = 24所以像方视场角2w=。出瞳距因 l z 1 = 0 ，所以 l z1 = 0 ，l z2 = l z1 -d0 =于是得出瞳距为：目镜的通光孔径目镜的视度调节5、调焦镜的调焦移动量取 l 1 = -2000mm，由物像关系的高斯公式，计算得l z = 。由公式 (1-6) 计算得：d1 l1 L- l 1-Ll1 -L 4 f 2= 128.77mm2于是得调焦镜的调焦量：d = d d0 = = 17.06mm三、结构选型；在本设计中，主物镜的相对孔径约 1:4 ，调焦镜的相对孔径 1: ，因此，

4、主物镜和调焦镜均可选用最简单的双胶合物镜。 目镜在光学设计手册中选择一个合适的目镜 , 并用缩放法调到合适尺寸。f 1Dd10d-f3lz1200f 2 2f 3D3DD四、初始结构参数求解；1求解物镜f1p 无穷0w无穷0c10由上 PP0 0.85(W 0.2)2求得理论 p0选择玻璃n1n2k7zf3查表小 1AKQ0查表 P0PP0， Q3W W0求形状系数 Q， Q1,2 Q0AQ0KW0形状 Q1Q2Q3Q求得各面的规化曲率123对应的曲率半径为r1r2r3确定透镜厚度x1x2x3t1d1t2d2dD1362求解调焦镜用同样的方法求解调焦镜f2形状 Q1d0Q2l2Q3D2QP-0

5、 1W-0 2C-0 3P 无穷r1W无穷r2U-r3P0x1查表x2小 1x3At1Kd1Q0t2P0d2W0dn1n2LaK2ZF33求解目镜在光学手册中选择一合适目镜并用 ZEMAX生成想要的焦距五、像差校正；优化过程在 ZEMAX上进行，每个镜头分别优化六、绘制光学系统图与光学零件图；f13lz1D1020-f各部分尺寸（单位mm）ddDd1=d2=0d3=f 2Df 323d4=d5=d6=Dd7=d8=d9=LT=-lF3=8.60lp=f 1=140.50f 2=-57.57f 3=D1=D2=D3=D =d10=d20=-f 3=-l Fl pdd2d3d4d55d6dd8d1799LT图 3-6内调焦准距式望远镜光学系统图草图l z=0=物镜的系统数据：By：Aseis物镜的点扩散图：物镜的 mtf 图：调焦镜的系统数据：调焦镜的点扩散图：调焦镜的mtf 图：目镜的系统数据：目镜的点扩散图：目镜的 mtf 图：总结：通过这门课程的学习，让我对 zmax软件有了一定的了解，让我懂得通过那些函数去判断系统的质量的高低，懂得了如何去优化这些函数，让系统更好等等；在这门课程的学习中，我也遇到了很多困难，从最初的什么也不懂，到了有一定的了解，当中的困难主要是通过请教同学，或者